Améliorations de l’Anet A8

Comme mentionné dans l’article précédent consacré à ce sujet, l’imprimante 3D Anet A8 utilisée dans le cadre du projet BATLab112 m’a été prêtée. Ne disposant d’aucune expérience préalable en impression 3D, j’ai donc débuté avec cette machine dans sa configuration d’origine, en apprenant progressivement ses spécificités et ses limites. Cette initiation s’est déroulée au moment même où je cherchais une solution pour fabriquer les structures internes des armoires électriques du panneau de raccordement du diorama de la Batcave. L’apprentissage de la machine n’était donc pas abstrait : il était orienté par un objectif précis, associé à des contraintes techniques incontournables.

Pour atteindre les niveaux de précision et de qualité d’impression nécessaires à la réalisation de ces pièces, j’ai régulièrement recherché des améliorations techniques permettant d’optimiser les performances de l’Anet A8. La présente mini-série d’articles n’a pas pour ambition de dresser un inventaire exhaustif des modifications possibles pour cette imprimante. Elle vise uniquement à présenter celles qui ont été mises en œuvre dans le cadre du projet BATLab112, en réponse directe aux difficultés rencontrées lors de la fabrication des éléments du diorama.

Le warping

J’ai rencontré les premiers effets sévères de warping, c’est à dire ne pouvant pas être résolus par des bordures d’adhérence plus large, lors de l’impression des panneaux latéraux des consoles de commande. Dans un objectif de robustesse, en vue des manipulations auxquelles ils seront soumis, ces panneaux d’une taille déjà importante (environ 90x90mm), ont une épaisseur de 4mm. Les premiers modèles imprimés présentés des phénomènes de warping quelque soit la taille des bordures d’adhérence. Il faut aussi ajouter que je ne maîtrisais alors pas du tout des éléments essentiels de l’impression 3D telle que la densité de remplissage ou la régulation de la température de la buse.

L’adhésif bleu sur le plateau chauffant

Comme le montre ces screenshots Instagram, pendant la phase de fabrication des consoles de commandes, j’ai utilisé de l’adhésif bleu appliqué sur le plateau chauffant pour éviter les phénomènes de warping. Même si ce type d’adhésif est efficace pour éliminer ces phénomènes, il y a quelques inconvénients à cette méthode. Tout d’abord, il est nécessaire de recouvrir tout le plateau chauffant de l’imprimante 3D avec l’adhésif pour éviter que ce dernier se décolle. Par conséquent, même si un rouleau d’adhésif n’est pas très cher, en fonction du nombre d’impressions, la quantité utilisée peut vite être importante, et ainsi représentée un budget non négligeable, sans parler de la quantité de déchets produits. Ensuite, cet adhésif est souvent très pénible à retirer de la surface des pièces en contact avec le plateau chauffant, ce qui oblige à une phase de nettoyage assez longue et fastidieuse.

La plaque de verre borosilicate : une alternative durable

En alternative à l’adhésif bleu, j’utilise désormais une plaque de verre borosilicate fixée sur le plateau chauffant de l’imprimante 3D. Bien que cette solution soit plus coûteuse à l’achat, l’investissement se révèle rapidement rentable dans le cadre d’une utilisation régulière — en particulier pendant la phase de fabrication des structures internes des armoires électriques du panneau de raccordement du diorama de la Batcave.

L’installation de cette plaque est extrêmement simple : comme l’illustre la photographie, quatre pinces doubles de bureau suffisent pour la maintenir solidement en place. Le principal inconvénient de cette méthode réside dans la légère réduction de la surface utile du plateau chauffant, la plaque étant légèrement plus petite que le plateau d’origine. Cette contrainte reste toutefois marginale au regard des bénéfices obtenus.

Depuis la mise en place de cette plaque de verre borosilicate sur l’Anet A8 dédiée au projet BATLab112, je n’ai plus constaté de phénomène de warping sur les pièces imprimées. Bien que la plaque n’élimine pas totalement la nécessité d’utiliser une bordure d’adhérence, elle en réduit considérablement la taille. Cette optimisation permet non seulement de diminuer le temps d’impression, mais également de réduire la quantité de matière perdue, ce qui s’avère particulièrement pertinent dans un projet reposant sur des séries de pièces complexes et répétitives.

⇠ Retour à la page dédiée à l’ANET A8

Autre articles du retour d’expérience sur l’ANET A8

⇠ Retour à la page dédiée à l’ANET A8

Articles en lien

Améliorations de l’Anet A8

Comme mentionné dans l’article précédent consacré à ce sujet, l’imprimante 3D Anet A8 utilisée dans le cadre du projet BATLab112 m’a été prêtée. Ne disposant d’aucune expérience préalable en impression 3D, j’ai donc débuté avec cette machine dans sa configuration d’origine, en apprenant progressivement ses spécificités et ses limites.

Lire la suite …

Prototype fonctionnel d’armoire de distribution électrique basse tension pour diorama

L’article présente la fabrication d’un prototype d’armoire de distribution électrique basse tension pour le diorama du projet BATLab112, conçu pour distribuer les tensions 5 VDC, 6 VDC et 12 VDC vers les consoles de commande. Il expose les retours d’expérience des prototypes antérieurs, l’impression 3D de la structure interne et la modification du design pour résoudre les échecs…

Lire la suite …

Pont élévateur – Prototype – Plateforme moteur

Cet article présente le premier prototype des plateformes de motorisation des axes du pont élévateur à l’échelle 1/12, du diorama de la Batcave du projet BATLab112.


Introduction

L’article précédent celui-ci, présente la conception détaillée de la plateforme de motorisation des axes du pont élévateur. Cet article se focalise sur le design des composants de la plateforme et leurs dimensionnement pour aboutir à leurs modélisation 3D sur FreeCAD. Cette modélisation permet notamment de s’assurer de la bonne intégration du design général des plateformes de motorisation dans le diorama de la Batcave.

Présentation générale

Pour rappel, le fonctionnement de ces plateformes de motorisation des axes du pont élévateur, repose sur trois composants actifs : un moteur, une roue codeuse et un engrenage à renvoi d’angle. Comme ces composants ont déjà été spécifiés dans l’article de conception détaillée, il s’agit ici, plus particulièrement, de focaliser sur la fabrication des pièces nécessaires pour assembler ces composants actifs sur la plateforme.

Sourcing

Le sourcing des composants actifs et des pièces mécaniques est réalisé à partir d’une plateforme de ventes en ligne. Ce choix est essentiellement dicté par un objectif de limiter le nombre de fournisseur, mais aussi de permettre une centralisation des commandes et ainsi d’envisager des économies d’échelle, notamment sur les frais de livraison.

Pour plus d’informations concernant les caractéristiques de ces composants, voir l’article sur la conception détaillée des plateformes moteurs :

Support moteur

Le support moteur se compose de deux parties réalisées par impression 3D. Le design de ces deux parties est très similaire, la seule différence réside dans l’espace dédié au passage des câbles électriques sur la partie arrière. Chaque partie de ce support est montée sur le moteur par ajustement. La fixation de l’ensemble sur la plateforme est réalisé par boulonnage.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Impression via CURA sur imprimante 3D Anet A8

Support du capteur de la roue codeuse

Le capteur de vitesse se compose d’une roue codeuse et d’un capteur photocoupleur fixe qui convertit la vitesse de rotation de la roue codeuse en signal électrique.

Le support du capteur photocoupleur se compose d’une seule pièce réalisée par impression 3D. Ce support assure le maintien du capteur en position et assure la fixation de l’ensemble sur la plateforme, par boulonnage.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Conversion des fichiers STL sur CURA
Impression par imprimante 3D Anet A8

Support de l’engrenage à renvoi d’angle

Ce support se compose de deux parties, réalisées par impression 3D, qui s’assemblent par emboitement. La forme de la partie supérieure du support assemblé est conçue pour maintenir latéralement l’engrenage à renvoi d’angle qui est fixé ensuite par boulonnage. Le support assure la fixation de l’ensemble sur la plateforme par boulonnage.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Conversion des fichiers STL sur CURA
Impression par imprimante 3D Anet A8

Armoire électrique

La phase de conception détaillée de la plateforme a apportée une modification au design de la structure des petites armoires électriques par rapport à celles déjà existantes sur le diorama. Ce nouveau design permet de prendre en compte le remplacement du bloc de jonction, initialement présent dans l’armoire, par un mini PCB. Cette structure est réalisée par impression 3D.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Conversion des fichiers STL sur CURA
Impression par imprimante 3D Anet A8

Portique de l’armoire électrique

Le portique permet le montage par boulonnage de l’armoire électrique de la plateforme moteur. Le portique est réalisé par impression 3D.

Modélisation 3D sur FreeCAD
Conversion des fichiers STL sur CURA
Impression par imprimante 3D Anet A8

Modélisation 3D

La modélisation du poste électrique équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.21.2

Impression 3D

L’impression 3D des pièces des équipements industriels de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisée avec une imprimante Anet A8 et le logiciel Cura.

Prochaine étape

La première version de la conception détaillée de tous les composants mécaniques du pont élévateur est achevée. La prochaine étape consiste à concevoir et réaliser le prototype de l’électronique de commande.

Voir aussi

Articles – Pont élévateur

Articles – Prototype

Story – Pont élévateur – 010

Categorie :

Légende :

Fixation des deux cartes électroniques des Pont en H sur la structure de l’armoire électrique. Le design des supports est validé.

Story – Pont élévateur – 009

Categorie :

Légende :

Assemblage de la structure de la deuxième armoire électrique dédiée au pont élévateur à partir de pièces imprimées en 3D. Cette armoire est destinée à regrouper les équipements électroniques et électriques nécessaires au contrôle du sens de rotation des moteurs du pont élévateur. Cette armoire contient notamment deux cartes électroniques équipées d’un dispositif de pont en H, chaque carte contrôlant le sens de rotation de deux moteurs.

Story – Laboratoire – 003

Categorie :

Légende :

Fabrication d’un nouveau portique pour le deuxième écran équipant le poste de travail.

Les portiques des deux écrans, la structure des tables ainsi que des pièces de la plateforme moteur au premier plan sont fabriqués par impression 3D.

Story – Pont élévateur – 001

Categorie :

Légende :

Conception des 4 plateformes moteurs d’entrainement du pont élévateur.

  • 4 châssis pour 4 moteurs 12VDC
  • 4 carters de protection raccordement des axes et capteur opto-électronique de mesure de la vitesse
  • 4 engrenages à renvoi d’angle, rapport de réduction 1:1

Story – Electricité – 003

Categorie :

Légende :

Implantation des chemin de câble du poste électrique dans le diorama de la Batcave.

  • Tube de section carrée 10x10mm.
  • Connecteurs de montage imprimés avec une imprimante 3D ANET A8.

Prototype fonctionnel d’armoire de distribution électrique basse tension pour diorama

Informations générales

L’article présente la fabrication d’un prototype d’armoire de distribution électrique basse tension pour le diorama du projet BATLab112, conçu pour distribuer les tensions 5 VDC, 6 VDC et 12 VDC vers les consoles de commande. Il expose les retours d’expérience des prototypes antérieurs, l’impression 3D de la structure interne et la modification du design pour résoudre les échecs…

Première publication :

Dernière mise à jour :

Temps de ecture :

6–9 minutes

Mots clés :


Introduction

À l’issue de la phase de conception détaillée du modèle d’armoire de distribution électrique du diorama, l’objectif consiste désormais à réaliser un premier prototype fonctionnel. Cette étape vise à valider les choix techniques retenus avant la fabrication des quatre modèles opérationnels destinés à assurer la distribution des tensions 5 VDC, 6 VDC et 12 VDC vers les quatre consoles de commande des équipements industriels intégrés au diorama.

Retour d’expérience sur les armoires de raccordement électrique

Le retour d’expérience issu des prototypes antérieurs des armoires de raccordement du poste HT/BT a mis en évidence que l’absence de structure interne ne permet pas d’assurer une rigidité mécanique satisfaisante. Bien que l’enveloppe de ces armoires, réalisée à partir d’emballages de produits alimentaires, puisse apparaître suffisamment rigide lors de la phase de fabrication, cette rigidité s’avère insuffisante lors des phases de manipulation et d’exploitation. En conséquence, l’enjeu principal de la réalisation de ce prototype réside dans la validation de la faisabilité technique d’une structure interne réalisée par impression 3D.

Impression 3D de la structure interne d’une armoire électrique du diorama

Fabrication par impression 3D de la structure issue de la conception détaillée

Le design monobloc de la structure interne des armoires de distribution électrique a fait l’objet d’une analyse approfondie lors de la phase de conception détaillée. L’un des objectifs principaux de cette étude était de limiter la quantité de matière utilisée, en particulier celle associée aux éléments de support. À cet effet, la géométrie retenue se caractérise par des zones en surplomb conçues sous forme d’arches, ne nécessitant aucun support d’impression lors du procédé de fabrication additive. Cette approche permet ainsi d’éliminer toute production de matière résiduelle liée aux supports d’impression.

Deuxième impression 3D : analyse d’un échec de fabrication

Malgré l’attention particulière portée à la conception de ce design, la seconde tentative d’impression s’est soldée par un échec de fabrication. Lors de cette opération, la tête de l’imprimante 3D est entrée en collision avec le modèle en cours d’impression, comme l’illustre la photo associée. Afin de limiter les pertes de matière et de temps, aucune nouvelle impression de ce design n’a été engagée à ce stade.

À ce jour, la cause principale avancée pour expliquer cet incident semble être liée à la taille du fichier numérique stocké sur la carte SD utilisée par l’imprimante 3D Anet A8 du projet BATLab112. Il apparaît en effet que le lecteur de carte SD de la carte électronique de l’imprimante présente des dysfonctionnements lors de la lecture de fichiers volumineux, en particulier lorsque la carte a fait l’objet de multiples cycles d’écriture et de suppression.

Afin de prévenir la récurrence de ce phénomène, deux mesures correctives ont été mises en œuvre. La première consiste à recourir à des cartes SD de faible capacité (8 Go), dédiées exclusivement au stockage des fichiers définitifs avant impression, en limitant les opérations d’écriture. La seconde, détaillée dans le chapitre suivant, repose sur une modification du design du prototype visant à réduire les durées d’impression des pièces.

À la date de mise en ligne de cet article, l’application conjointe de ces deux actions a permis d’éliminer l’apparition de ce dysfonctionnement.

Évolution du design de la structure interne des armoires électrique du diorama

Le nouveau design résulte d’une approche alternative fondée sur la décomposition de la structure en plusieurs éléments distincts, comme l’illustre la capture d’écran de la vue éclatée réalisée à l’aide du logiciel FreeCAD. L’intérêt de cette démarche réside dans la conception de pièces de dimensions réduites et de géométrie majoritairement plane, permettant de diminuer les temps d’impression et de s’affranchir de l’utilisation de supports d’impression. En contrepartie, cette approche implique la définition et la conception des interfaces d’assemblage entre les différents éléments constitutifs de la structure.

Bien que cette méthode de conception ne permette pas d’exclure totalement la réapparition des dysfonctionnements précédemment observés, elle garantit néanmoins une réduction significative de l’impact potentiel en termes de durée d’impression et de quantité de matière susceptible d’être perdue.

Modélisation 3D du nouveau design de la structure interne des armoires électriques du diorama avec FreeCAD

La modélisation du poste HT/BT équipant la Batcave du projet BATLab112 a été réalisé avec le logiciel FreeCad V0.19.

Impression 3D d’une structure modulaire des armoires électriques du diorama

Préparation du fichier pour impression 3D avec Cura

Impression 3D des éléments de la structure modulaire

Chaque élément constituant la structure interne de l’armoire de distribution est imprimé individuellement. Les deux côtés de l’armoire présentent une symétrie identique, impliquant l’impression en double du même design. Afin de réduire les durées d’impression, les pièces ont été réalisées en qualité « Normal » avec une épaisseur de couche de 0,15 mm. Ce réglage n’offre pas le rendu optimal en termes de finition de surface, mais il reste satisfaisant, la structure interne n’étant ni visible de l’extérieur ni significativement perceptible de l’intérieur.

L’ensemble de ces pièces a été imprimé sans rencontrer la problématique observée précédemment avec le modèle monobloc, confirmant la pertinence de l’approche de décomposition du design.

L’impression 3D des pièces des équipements industriels de la Batcave du projet BATLab112 a été réalisée avec une imprimante Anet A8 et le logiciel Cura.

Assemblage de la structure des armoires électriques du diorama

L’assemblage de la structure est réalisé par emboitement des pièces. Les côtes des éléments d’assemblage tenon-mortaise ont été obtenues de manière empirique pour prendre en compte la précision d’impression.

Fabrication du module sectionneur des armoires de électrique du diorama

Impression 3D de la structure mécanique du sectionneur électrique

Pour des raisons de gestion des temps d’utilisation de l’imprimante, les pièces composant le sectionneur sont imprimées unitairement.

Assemblage des composants du sectionneur électrique

L’assemblage des différentes pièces du sectionneur est réalisé à l’aide de boulons de type M2. Les blocs de jonction électrique sont positionnés dans leurs supports respectifs, lesquels sont ensuite fixés sur le corps principal du sectionneur. Les deux interrupteurs sont maintenus par deux écrous chacun. Dans les modèles opérationnels, afin de prévenir tout desserrage des écrous susceptible de provoquer leur chute à l’intérieur de l’armoire électrique sous tension — et donc d’engendrer des courts-circuits —, l’utilisation de frein-filet est prévue sur l’ensemble des boulons.

Câblage interne du module sectionneur électrique du diorama

Le câblage est réalisé à l’aide de conducteurs en cuivre rigide de couleur rouge et bleue, d’une section de 2,5 mm². Cette section dépasse les exigences des normes de câblage électrique, compte tenu du courant maximal de 6 A circulant dans ces conducteurs. Par ailleurs, cette configuration offre un rendu esthétique satisfaisant.

Fabrication du module porte fusible des armoires électrique du diorama

Lors de la phase de conception détaillée, le design du porte-fusible a fait l’objet d’une étude spécifique. Aucun des modules disponibles sur le marché ne répondait pleinement aux exigences du projet, tant en termes de nombre de voies que de dimensions. La fabrication d’un porte-fusible complet aurait été fastidieuse et aurait présenté un résultat incertain sur le plan des contraintes mécaniques et électriques. Par conséquent, le choix s’est porté sur l’utilisation d’un boîtier automobile à six voies avec point commun, dont l’enveloppe mécanique peut être modifiée afin de répondre aux contraintes d’intégration au sein de la structure de l’armoire.

Impression 3D des supports mécaniques du module porte fusible

Impression 3D des chemins de câble du module porte fusible

Assemblage du module porte fusible

Assemblage final des modules composants une armoire de distribution électrique du diorama

Câblage interne d’une armoire de distribution électrique du diorama

Le bloc porte-fusibles est connecté à la sortie du sectionneur à l’aide de deux conducteurs en cuivre rigide de section 2,5 mm². L’emploi de cette section, identique à celle utilisée pour le sectionneur, assure la cohérence du câblage ainsi que le respect des normes électriques en vigueur. Par ailleurs, chaque connecteur de sortie de l’armoire est raccordé au bloc porte-fusibles au moyen de deux conducteurs de calibre 20 AWG.

Voir aussi

Des articles sur l’avancement du réseau électrique du diorama

Des articles sur la fabrication des prototypes d’autres équipements industriels à l’échelle 1/12

Story – Console de commande – 004

Screenshot

Categorie :

Légende :

Assemblage des panneaux inférieurs et arrières d’une des quatre consoles de commande du diorama de la Batcave.

  • Panneaux fabriqués en bois.
  • Assemblage par boulon M2

Story – Console de commande – 003

Screenshot

Categorie :

Légende :

Montage du PCB des commandes manuelles sur le panneau incliné d’une des quatre consoles de commande du diorama de la Batcave.

  • Panneau face avant du PCB imprimé avec une imprimante 3D ANET A8.
  • PCB réalisé sur une plaque à trou pré-étamé 3x7cm.
  • Assemblage par boulon M2